ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF CARBON DIOXIDE TO FORMATE IN ACID ELECTROLYTE IN ACETYLENE BLACK GAS DIFFUSION ELECTRODE WITH A LEAD CATALYST

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The possibility of electrosynthesis of formate from CO2 at a current density of 50–190 mA/cm2 in sulfuric acid aqueous solutions (pH 2–2.5) in a gas diffusion electrode with a lead electrocatalyst deposited on acetylene black was studied. It is shown that with an appropriate selection of the electrolyte composition, it is possible to carry out the electrosynthesis process with parameters that practically differ little from those in alkaline solutions. The highest current efficiency of 74% was obtained at a potential of -1.89 V, a current density of 150 mA/cm2 in an electrolyte of 0.5 M K2SO4 + 0.083 M H2SO4.

About the authors

G. A. Kolyagin

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, Federal
Research Center "Krasnoyarsk Scientific Center of the SB RAS"

Email: kolyagin@icct.ru
Akademgorodok, 50/24, Krasnoyarsk, 660036, Russia

O. P. Taran

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, Federal
Research Center "Krasnoyarsk Scientific Center of the SB RAS"

Author for correspondence.
Email: kolyagin@icct.ru
Akademgorodok, 50/24, Krasnoyarsk, 660036, Russia

References

  1. Rabiee, H., Ge, L., Zhang, X., Hu, S., Li, M., and Yuan, Z., Gas diffusion electrodes (GDEs) for electrochemical reduction of carbon dioxide, carbon monoxide, and dinitrogen to value-added products: a review, Energy Environ. Sci., 2021, vol. 14, p. 1959.
  2. Корниенко, В.Л., Колягин, Г.А., Таран, О.П. Электрокаталитическое восстановление диоксида углерода до муравьиной кислоты на газодиффузионных электродах на основе Sn и Bi в водных средах (обзор). Электрохимия. 2022. Т. 58. С. 443. [Kornienko, V.L., Kolyagin, G.A., and Taran, O.P., Electrocatalytic reduction of carbon dioxide to formic acid on Sn- and Bi-based gas-diffusion electrodes in aqueous media (a Review), Russ. J. Electrochem., 2022, vol. 58, p. 647.]
  3. Yang, Z., Oropeza, F.E., and Zhang, K.H.L., P-block metal-based (Sn, In, Bi, Pb) electrocatalysts for selective reduction of CO2 to formate, APL Mater., 2020, vol. 8, p. 060901.
  4. Chatterjee, S., Dutta, I., Lum, Y., Lai, Z., and Huang, K.-W., Enabling storage and utilization of low-carbon electricity: power to formic acid, Energy Environ. Sci., 2021, vol. 14, p. 1194.
  5. Oßkopp, M., Lowe, A., Lobo, C.M.S., Baranyai, S., Khoza, T., Auinger, M., and Klemm, E., Producing formic acid at low pH values by electrochemical CO2 reduction, J. CO2 Utilization, 2022, vol. 56, p. 101823.
  6. Li, M., Idros, M. N., Wu, Y., Burdyny, T., Garg, S., Zhao, X. S., Wang, G., and Rufford, T. E., The role of electrode wettability in electrochemical reduction of carbon dioxide, J. Mater. Chem. A, 2021, vol. 9, p. 19369.
  7. Leonard, McL. E., Clarke, L. E., Forner-Cuenca, A., Brown, S. M., and Brushett, F. R., Investigating electrode flooding in a flowing electrolyte, gas-fed carbon dioxide electrolyzer, ChemSusChem, 2020, vol. 13, p. 400.
  8. Zhang, X., Zhao, X., Zhu, P., Adler, Z., Wu, Z-Yu., Liu, Y., and Wang, H., Electrochemical oxygen reduction to hydrogen peroxide at practical rates in strong acidic media, Nature communications, 2022, vol. 13, p. 288.
  9. Колягин, Г.А., Васильева, И.С., Корниенко, В.Л. Влияние состава кислых растворов и присутствия органических кислот на электровосстановление кислорода до пероксида водорода в газодиффузионном электроде. Электрохимия. 2011. Т. 47. С. 303. [Kolyagin, G. A., Vasil’eva, I. S., and Kornienko, V. L., Effects of the сomposition of аcid solutions and the presence of organic acids on oxygen electroreduction to hydrogen peroxide in a carbon black gas diffusion electrode, Russ. J. Electrochem., 2011, vol. 47, p. 282.]
  10. Колягин, Г.А., Кенова, Т.А. Таран, О.П. Электрохимическое восстановление диоксида углерода до формиата в сажевом газодиффузионном электроде со свинцовым катализатором. Журн. Сиб. федер. универ. Химия. 2022. Т. 15. С. 601. [Kolyagin, G.A., Kenova, T.A., and Taran, O.P., Electrochemical reduction of carbon dioxide to formate in acetylene black gas diffusion electrode with a lead catalyst, J. Sib. Fed. Univ. Chem., 2022, vol. 15, p. 601.]
  11. Бауэр, К. Анализ органических соединений. М.: Изд-во иностр. лит., 1953. 488 с. [Bauer, K. Analysis of organic compounds (in Russian), M.: Publ. house of foreign literature, 1953. 488 p.]

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (26KB)

Copyright (c) 2023 Г.А. Колягин, О.П. Таран

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».